3. 计数型抽样方案的结构

计数型抽样检验的核心,是用“抽多少”和“怎么判”这两个杠杆,在检验成本与接收风险之间做权衡。一次、二次、多次与序贯抽样,本质上都是同一目标的不同实现路径:在给定生产方风险 α、使用方风险 β、可接收质量水平 AQL 与批允许不合格品率 LTPD 的前提下,尽可能减少平均检验样本量。理解它们的方案构成,关键要抓住三个要素:样本量序列、判定数组、截尾规则。

一次抽样:结构最简单,成本最刚性

一次抽样方案记作 (n, Ac, Re),其中 n 为样本量,Ac 为接收数,Re 为拒收数,通常 Re = Ac + 1。检验时从批中随机抽取 n 件,逐个判定合格与不合格,统计不合格品数 d。若 d ≤ Ac,接收该批;若 d ≥ Re,拒收该批。例如 (80, 2, 3) 表示抽 80 件,不合格数不超过 2 接收,达到 3 即拒收。

一次抽样的优点是判定规则单一、执行简单、无需中途决策,适合自动化检验或检验员培训成本高的场景。缺点是样本量固定且通常最大,因为要同时满足 α 和 β 两个约束,n 往往由最不利的 OC 曲线点决定。当批量大、检验费用高时,固定大样本会显著推高检验成本。

二次抽样:用“先小后大”换取平均样本量下降

二次抽样方案由两组样本量和两套判定规则构成,记作 (n₁, Ac₁, Re₁; n₂, Ac₂, Re₂)。第一样本抽 n₁ 件,统计不合格数 d₁:若 d₁ ≤ Ac₁,直接接收;若 d₁ ≥ Re₁,直接拒收;若 Ac₁ < d₁ < Re₁,即落入“继续抽样”区,则追加第二样本 n₂ 件,累计不合格数 D₂ = d₁ + d₂。若 D₂ ≤ Ac₂ 接收,否则拒收。

例如 (50, 1, 4; 50, 4, 5):第一批抽 50 件,不合格 0 或 1 接收,≥4 拒收,2 或 3 时再抽 50 件;累计不合格 ≤4 接收,≥5 拒收。二次抽样的平均样本量 ASN 通常低于同等 OC 曲线的一次抽样,因为质量很好或很差的批会在第一样本后立即判定,只有“边缘批”才需要第二样本。代价是判定逻辑更复杂,且第二样本的抽取必须独立随机。

多次抽样与序贯抽样:把“边缘批”进一步细分

多次抽样是二次抽样的推广,设置 k 个样本量 n₁, n₂, …, n_k 和对应的判定数组。每阶段根据累计不合格数与接收数、拒收数比较,决定接收、拒收或继续。阶段越多,ASN 越小,但管理复杂度和记录负担越大。工程上常用 3~5 次,超过 5 次后 ASN 改善趋于平缓。

序贯抽样(Sequential Sampling)是极限形式:每次只抽 1 件(或一个小样本),把累计不合格数画在“接收线”和“拒收线”之间,落在接收线以下接收,落在拒收线以上拒收,两线之间继续抽样。其 ASN 在同等 α、β 下通常最小,特别适合破坏性检验或单件检验成本极高的场合。但序贯抽样样本量不固定,可能抽很多件才判定,需要预先设定截尾样本量 n_t,到达 n_t 时按截尾规则强制判定,否则可能无限抽样。

四类计数型抽样方案的结构与判定路径对比 样本量序列 · 判定数组 · 截尾规则 → 平均样本量 ASN 与检验成本 一次抽样 (n, Ac, Re) 抽 抽 n 件,统计 d d ≤ Ac 接收 d ≥ Re 拒收 样本量固定,判定一次完成 ASN = n,成本刚性 二次抽样 (n₁,Ac₁,Re₁; n₂,Ac₂,Re₂) 1 抽 n₁ 件,统计 d₁ d₁≤Ac₁ 接收 d₁≥Re₁ 拒收 中间区→抽 n₂ 累计 D₂ ≤ Ac₂ 接收,否则拒收 ASN < n₁+n₂,边缘批才加抽 多次抽样 (n₁…n_k) 阶段1:d₁ 与 Ac₁/Re₁ 比较 阶段2:累计 D₂ 与 Ac₂/Re₂ 比较 阶段3:累计 D₃ 与 Ac₃/Re₃ 比较 … 直至第 k 阶段强制判定 阶段越多,ASN 越小 记录与管理复杂度上升 序贯抽样(逐件判定) 累计样本量 n 累计不合格数 拒收线 接收线 两线之间继续抽样 ASN 最小,适合破坏性检验 需设截尾 n_t 防止无限抽样 样本量与判定规则对成本、风险的影响 n 小 / 判定松 n 与判定规则平衡 n 大 / 判定严 检验成本低,β 风险高 α、β 与成本折中 检验成本高,α 风险低 方案选择要点 • 一次抽样:结构最简单,ASN 最大,适合自动化、检验员培训成本高的场景。 • 二次/多次抽样:用“先小后大”降低 ASN,边缘批才加抽,需管理多阶段判定数组。 • 序贯抽样:ASN 最小,适合破坏性或单件成本极高的检验,必须设截尾样本量 n_t。

判定规则如何影响风险

判定数组 (Ac, Re) 直接决定 OC 曲线的陡峭程度。Ac 越小、Re 越接近 Ac,曲线越陡,对质量波动的区分能力越强,但同样 n 下生产方风险 α 会上升;Ac 越大,曲线越平缓,接收概率对不合格品率变化不敏感,使用方风险 β 增大。因此,调整 Ac 和 Re 不是孤立的,必须与 n 联动,才能同时把 α 和 β 控制在约定水平。

以一次抽样为例,若要求 AQL=1.0%、LTPD=5.0%、α=0.05、β=0.10,查表可得 n≈80、Ac=2。若把 Ac 改为 1,则同样 n 下接收概率在 AQL 处下降,α 增大;若把 Ac 改为 3,则 LTPD 处接收概率上升,β 增大。这说明判定规则是风险分配的直接手段,不能只凭经验拍定。

样本量与检验成本的量化关系

检验成本可近似表示为 C = C_fixed + c_unit × ASN,其中 C_fixed 为方案设计、记录、判定管理的一次性成本,c_unit 为单件检验成本,ASN 为平均样本量。一次抽样 ASN = n;二次抽样 ASN = n₁ + P₂ × n₂,其中 P₂ 为落入继续抽样区的概率;多次与序贯抽样 ASN 进一步下降,但 C_fixed 随阶段数增加而上升。

因此,选择方案时不能只看 ASN 最小,而要看总成本。当 c_unit 很高(如破坏性检验)时,序贯或多次抽样优势明显;当 C_fixed 很高(如需要复杂记录系统)时,一次抽样反而更经济。实际工程中,常用“ASN 节省量 × c_unit”与“C_fixed 增量”比较,决定是否值得采用更复杂的方案。

教学示例参数说明:以上 n、Ac、AQL、LTPD 数值均为便于说明的合理假设,用于展示方案结构与参数联动关系,不代表某具体标准的查表结果。实际应用时应依据 GB/T 2828.1、ISO 2859-1 或 MIL-STD-105E 等标准查取对应方案。

方案构成中的截尾与记录要求

多次与序贯抽样必须明确截尾规则:当抽样阶段达到预设上限 k 或累计样本量达到 n_t 时,无论累计不合格数落在何处,都按预先规定的截尾判定数组强制接收或拒收。截尾规则的作用是防止抽样过程无限延续,同时把最大样本量控制在可接受范围内。记录方面,每个阶段都要记录样本量、不合格数、累计不合格数和判定结果,以便追溯和复核 ASN 实际表现。

综合来看,一次、二次、多次与序贯抽样并不是“越复杂越好”,而是根据检验成本结构、风险要求和操作条件选择匹配的方案。样本量决定信息量,判定规则决定风险分配,截尾规则决定过程可控性,三者共同构成计数型抽样方案的完整结构。